長海鹽菌

BM液體培養(yǎng)基，全名Basal Mineral Liquid Medium，是微生物學界公認的“極簡配方”。它只提供生命必需的礦物元素：K?HPO? 1.0 g、KH?PO? 1.0 g、MgSO?·7H?O 0.2 g、CaCl?·2H?O 0.02 g、Fe-EDTA 0.01 g，加蒸餾水至1 L，pH 6.5±0.1，無碳、無氮、無有機微量元素，因此也被稱為“空白畫布”。研究者可根據(jù)目標菌的代謝特點，精確添加單一碳源（如葡萄糖、苯甲酸、甲烷）、氮源（如NH?Cl、NO??或尿素）及特定金屬，實現(xiàn)代謝通路、降解基因或耐受機制的單變量研究。BM的高純度與低背景使其成為環(huán)境微生物分離的優(yōu)先。取河水或土壤浸提液，經(jīng)0.22 μm過濾除菌后，取1 mL加入含BM的50 mL血清瓶，再投加目標污染物（如50 mg L?1多環(huán)芳烴），28℃、150 r/min培養(yǎng)7天，即可富集到以該污染物為碳能源的降解菌群。繼代3次后，稀釋涂布于含BM的固體平板，菌落純化率可達90%以上，極大減少雜菌干擾。此外，BM培養(yǎng)基在合成生物學中亦扮演重要角色。研究者可在BM中添加特定濃度的13C-葡萄糖或1?N-NH?Cl，實現(xiàn)全菌體同位素標記，為蛋白質(zhì)組、代謝流分析提供干凈背景；也可通過缺鐵、缺鋅的BM，研究金屬調(diào)控蛋白的功能。生物公司以玉米漿發(fā)酵罐培養(yǎng)，把芽孢制成可濕性粉劑，拌種、滴灌皆宜，保質(zhì)期兩年，運輸不必冷鏈。長海鹽菌

耐熱芽孢桿菌（Geobacillus stearothermophilus）是微生物世界的“高溫鐵人”。其更適生長溫度55–65 ℃，芽孢可耐100 ℃沸水2小時、紫外線輻照8小時仍存活，被廣用于檢驗高壓滅菌效果。該菌的耐熱密碼在于：細胞膜富含支鏈脂肪酸和鈣-吡啶二羧酸復(fù)合物，降低膜流動性；組蛋白樣蛋白緊緊包裹DNA，防止高溫斷裂；同時擁有一套高效熱休克蛋白（Hsp）系統(tǒng)，可快速修復(fù)變性蛋白。在工業(yè)酶領(lǐng)域，耐熱芽孢桿菌是“催化劑工廠”。其分泌的耐高溫α-淀粉酶在90 ℃、pH 6.0條件下活性比較高，可將淀粉液化時間縮短一半，廣用于酒精、制糖、紡織退漿，年市場需求超萬噸；耐熱蛋白酶則在60 ℃仍保持80 %活性，可用于洗滌劑，提高低溫洗衣的去污力。此外，該菌還能合成耐高溫木聚糖酶和脂肪酶，在造紙漂白和生物柴油合成中展現(xiàn)潛力。農(nóng)業(yè)與環(huán)境方面，科學家將其與堆肥菌系復(fù)配，使堆溫迅速升至65 ℃，加速有機質(zhì)分解，殺滅病原菌和雜草種子，縮短堆肥周期30 %；在油田，耐熱芽孢桿菌可耐受55 ℃、高鹽環(huán)境，利用原油為碳源，產(chǎn)生生物表面活性劑，提高采收率5–8 %。松嫩平原假單胞菌小小威氏芽孢桿菌，用微米之軀守護綠色豐收，讓農(nóng)藥瓶少一個，飯碗多一粒。

威氏芽孢桿菌是土壤里低調(diào)的“多面手”。它先以桿狀活菌在根際游弋，一遇干旱、高溫便迅速縮成厚壁芽孢，可耐沸水煮十分鐘、紫外曝曬兩小時，仍能在十年后遇水萌發(fā)。植保學家把它當“殺菌劑”：芽孢復(fù)蘇后分泌表面活性素、伊枯草菌素，像微型剪刀刺破病原菌膜，對白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。溫室試驗顯示，每畝用兩百克菌粉拌基質(zhì)，黃瓜枯萎率降四成，農(nóng)藥少打一半，果實仍青亮。更妙的是，它能分解有機磷長鏈，釋放正磷酸供作物吸收，相當于給土壤配了“微肥”。東北大豆連作田因它緩解“磷饑餓”，畝產(chǎn)增8%。如今，生物公司以玉米漿發(fā)酵罐培養(yǎng)，把芽孢制成可濕性粉劑，拌種、滴灌皆宜，保質(zhì)期兩年，運輸不必冷鏈。科學家還在其基因組里插入耐鹽基因，讓它在西北鹽堿地也能萌發(fā)，為棄荒灘涂奪回糧田。小小威氏芽孢桿菌，用微米之軀守護綠色豐收，讓農(nóng)藥瓶少一個，飯碗多一粒。

史氏芽孢桿菌（Bacillus smithii）是芽孢桿菌屬中嗜熱分支的，標準菌株 JCM 9076 更初從高溫堆肥中分離，能在 55 ℃、pH 6.5 條件下旺盛生長，芽孢可耐 100 ℃沸水 2 h，是驗證高壓滅菌效果的指示菌之一。其細胞壁含特殊脂肪酸，膜脂熔點高，配合小分子熱休克蛋白，使核糖體和 DNA 在高溫下仍保持構(gòu)象穩(wěn)定，賦予菌體“耐熱盾牌”。2024 年，中國團隊從鎘污染稻田篩選到解磷菌株 M2（保藏號 CCTCC M2024167），鑒定為 Bacillus smithii。該菌兼具三重抗逆：耐鹽 6 %、耐鎘 50 mg·L?1，并能在 pH 4.5–9.0 范圍內(nèi)正常分泌有機酸，將難溶磷酸鈣轉(zhuǎn)化為磷，盆栽試驗中使玉米根際有效磷提高 42 %，籽粒鎘含量下降 35 %，實現(xiàn)“增磷減鎘”同步完成。在酶制劑方向，史氏芽孢桿菌是“高溫酶工廠”。其胞外堿性淀粉酶更適溫度 70 ℃，在洗滌劑、烘焙和酒精濃醪發(fā)酵中可省去降溫環(huán)節(jié)，節(jié)能 15 %；耐有機溶劑蛋白酶可在 60 ℃、30 % 乙醇環(huán)境中保持 80 % 活性，為生物煉制提供新型催化劑。農(nóng)業(yè)應(yīng)用上，M2 菌株可與秸稈堆肥復(fù)配，使堆體溫度 24 h 升至 65 ℃，纖維素降解率提高 30 %，堆肥周期縮短 7 d；作為功能性菌劑，每畝隨基肥施入 200 g 菌粉，冬小麥越冬前磷吸收量提高 18 %，分蘗數(shù)增加 1.2 個，對后期倒伏有明顯緩解作用。其揮發(fā)性的3-甲基-1-丁醇、2-甲基吡嗪可誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性，使棉花黃萎病指下降40%。

異常嗜冷芽孢桿菌（Bacillus psychrodurans）是芽孢桿菌家族里的“極地居民”。它可在?2 ℃緩慢生長，更適溫度只15 ℃，比較高不超過30 ℃，卻能在南極凍土、深海沉積物中形成橢圓芽孢，耐?20 ℃冷凍和反復(fù)凍融，被視作研究低溫適應(yīng)的模式菌之一。其“耐寒密碼”有三重：細胞膜富含支鏈和短鏈脂肪酸，保持流動性；冷休克蛋白Csp與RNA伴侶協(xié)同，防止核酸二級結(jié)構(gòu)凍結(jié)；兼產(chǎn)低溫活性酶，在4 ℃仍具80 %活力，為冬季生物過程提供催化可能。在農(nóng)業(yè)上，菌株L-4分泌IAA 18 mg·L?1并溶磷2.3 mg·L?1，4 ℃下仍使冬小麥根長增25 %，返青期提前5天，分蘗數(shù)提高一成，相當于給作物“穿”上生物羽絨服。工業(yè)端，它的耐冷蛋白酶已在洗滌劑中試用，10 ℃洗衣去污力提升30 %，節(jié)能20 %；低溫淀粉酶可將糖化溫度由60 ℃降至35 ℃，為冬季酒精發(fā)酵省蒸汽、減碳排。環(huán)境修復(fù)方面，菌株ANT-1在?5 ℃、10 %鹽度下60天降解柴油60 %，為極地溢油、寒區(qū)輸油管泄漏提供原位生物修復(fù)方案。未來，借助合成生物學，把異常嗜冷芽孢桿菌的“冷酶+冷激”模塊植入生產(chǎn)菌，有望實現(xiàn)“零加熱”生物制造，讓微生物在冰水里也能為人類催化價值反應(yīng)。小小嗜冷芽孢桿菌，用極端低溫下的生存智慧，把寒冷轉(zhuǎn)化為綠色科技的新動能。對白絹、根腐、灰霉的抑制率超七成；同時誘導(dǎo)植物開啟系統(tǒng)抗性，番茄未染病就先“武裝”葉片。中間短波單胞菌

更妙的是，它能分解有機磷長鏈，釋放正磷酸供作物吸收，相當于給土壤配了“微肥”。長海鹽菌

Bushnell-Haas瓊脂（Bushnell-Haas Agar，簡稱BH瓊脂）是一種專為檢測環(huán)境微生物降解烴類能力而設(shè)計的合成培養(yǎng)基。其配方精簡而精細：以磷酸鉀緩沖對維持pH 7.0±0.2，硫酸銨提供氮源，氯化鈉、硫酸鎂與微量金屬鹽構(gòu)成基本離子環(huán)境，卻不含任何有機碳源。正這份“刻意為之的貧瘠”，使BH瓊脂成為篩選“吃油微生物”的黃金標準——只有當培養(yǎng)皿中額外滴加柴油、石蠟或多環(huán)芳烴時，能利用這些烴類作為碳與能源的細菌、酵母乃至菌才會長出可見菌落，降解能力越強，菌落周圍出現(xiàn)透明暈圈的速度越快、直徑越大。自1940年代問世以來，BH瓊脂被廣用于石油污染土壤、海洋表面膜及工業(yè)廢水的微生物資源普查。研究人員只需將樣品勻漿涂布于表面覆有薄層原油的BH平板，28℃培養(yǎng)3–7天，即可依據(jù)菌落形態(tài)與暈圈初步分離高效降解株；再結(jié)合GC-MS測定殘余烴量，可在兩周內(nèi)完成從篩選到定量評價的完整流程。近年來，隨著極端環(huán)境研究升溫，BH配方被靈活調(diào)整：添加3% NaCl可分離耐海鹽烴降解菌；降低pH至4.5、補充Cu2?則用于勘查酸性礦山廢水中的耐重金屬菌。長海鹽菌